История открытия

Некоторые считают, что Нептун был открыт Галилеем. Итальянский физик наблюдал неизвестный объект в декабре 1612 года и в январе 1613. Однако астроном принял его за звезду, поскольку в момент наблюдений передвижение было слабым. Поскольку Галилей не понял, что это планета, его не считают первооткрывателем.

В 1821 году по результатам астрономических наблюдений были обнаружены отклонения в движении Урана, которые могли быть вызваны под влиянием крупного небесного тела. Никто не стал проводить исследования аномалии. В 1843 году Д. К. Адамс вычислил орбиту предполагаемой планеты, но не стал разбираться в этом вопросе. Через 2 года француз Урбен Леверье провёл свои расчёты, поскольку верил в наличие восьмой планеты. Когда Джордж Эйри сравнил оценки французского математика и Адамса и убедился в их схожести, он направил результаты в Кембриджскую обсерваторию, однако обработку наблюдений отложили.

Затем Леверье и И. Г. Галле занялись самостоятельными поисками и смогли обнаружить среди неподвижных звёзд неизвестный объект с помощью нарисованной карты неба. Его признали планетой 23 сентября 1846 года в районе 1 градуса от подсчётов Леверье и в 12 градусах от вычислений Адамса.

После этого англичане и французы долго не могли решить, кого из них следует считать первооткрывателем Нептуна. Через какое-то время общество признало, что планету открыли Адамс и Леверье. В 1998 году были найдены документы с подсчётами о расположении Нептуна из Гринвичской обсерватории. Эти находки заставили специалистов считать, что Адамс не имеет тех же прав, на открытие небесного объекта, что и Леверье.

Сначала Нептун называли «внешней от Урана планетой» или «планетой Леверье». Затем Галле предложил наименование «Янус», а англичанин Чайлз — «Океан». Леверье хотел, чтобы планета называлась его именем, но за пределами Франции многие были против. Поскольку в римской мифологии Нептун был богом моря, директор Пулковской обсерватории В. Я. Струве предложил такое название. Наименование стало международным с 29 декабря 1846 года.

До 1930 года Нептун считался самой далёкой планетой, но с открытием Плутона он стал предпоследней. В конце XX века в поясе Койпера обнаружили новые транснептуновые объекты. Астрономы начали думать над тем, стоит ли включать Плутон в эту область. В 2006 году его признали карликовой планетой, а Нептун — снова самой дальней.

Описание и физические особенности

Нептун относится к ледяным гигантам. Это четвёртая по размеру и третья по массе планета в Солнечной системе.

Основные физические характеристики Нептуна:

• экваториальный радиус — 24622±19 км;
• площадь поверхности Нептуна — 7,6408 млрд км²;
• плотность — 1,638 г/см³;
• масса планеты — 1,0243х10²⁶кг;
• ускорение свободного падения — 11,15 м/с²;
• температура в верхних слоях составляет -220°C, а в центральных доходит до 7000 °C.

Магнитное поле небесного тела наклонено на 47 градусов относительно его оси вращения. Объект считается промежуточным звеном между Землёй и крупными планетами. По массе он в 19 раз меньше Юпитера. Нептун, как и Уран, относится к подклассу газовых гигантов, поскольку имеет другой состав и меньший размер, чем 2 самые большие планеты.

Пока на объект не прибыл «Вояджер-2», учёные считали, что его магнитосфера оказалась наклонённой из-за бокового вращения. Но при сравнении магнитных полей Нептуна и Урана специалисты поняли, что причина кроется в перемещении электропроводных жидкостей во внутренних зонах, которое приводит в действие динамо-эффект.

Нептун располагается на расстоянии 4,55 млрд км от Солнца и совершает полное обращение вокруг него за 164,79 года. Протяжённость между планетой и Землёй — 4,5 млрд км. 12 июля 2011 года Нептун завершил первый полный оборот с того времени, когда он был открыт. Поскольку его осевые наклоны планеты с Землёй и Марсом похожи, на нём происходят похожие сезонные изменения, но из-за продолжительного орбитального периода каждый из них продолжается почти 40 лет.

Планета поворачивается вокруг оси за 16 часов. Так как у синего гиганта нет твёрдой поверхности, его разные области вращаются с разным периодом: экваториальная — 18 ч, полярные — 12 ч. Среди всех планет такая особенность ярко выражена именно у Нептуна. Дифференцированное вращение усиливает широтный сдвиг ветров.

Состав атмосферы

Атмосфера планеты составляет 10−20% от всей её массы. Ядро составляют железо, никель и силикаты. Около него давление достигает 10 ГПа. В нижних зонах газовой оболочки имеются большие объёмы метана, аммиака и воды. Эта тёмная и горячая зона постепенно преобразуется в перегретую жидкую мантию с температурой до 2000−5000 К. Эта плотная жидкость характеризуется высокой электропроводимостью. Есть теория, что на глубине 7000 км метан разлагается на множество алмазов, оседающих на ядро.

В верхних областях атмосферы находится 80% водорода и 19% гелия. Синий цвет планеты обусловлен поглощением красного света метаном, который также содержится в небольшом количестве в воздушной оболочке. Поскольку объём углеводорода практически не отличается от количества вещества в атмосфере Урана, специалисты думают, что на Нептуне есть неизвестный компонент, который придаёт ему яркий лазурный оттенок.

Атмосфера газового гиганта делится на 2 главные зоны:

• тропосфера (температура уменьшается с высотой);
• стратосфера (показатель увеличивается с высотой).

Между этими областями находится тропопауза. Стратосфера переходит в термосферу, которая постепенно сменяется экзосферой. Тропосфера состоит из облаков с переменными составляющими. При давлении в пределах 1−5 баров образуются скопления аммиака с сероводородом. При больших показателях в облаках дополнительно присутствуют сульфид аммония и вода. Ближе к ядру формируется водяной пар. Среди высотных образований есть облачные полосы, «обёртывающие» планету на ширине 50−150 км.

Стратосфера Нептуна теплее, чем у Урана. Это объясняется содержанием большего объёма углеводородов. Термосфера отличается слишком высокой температурой. В ней встречаются в небольшом объёме углекислый газ и вода, которые могли попасть из внешних источников. Некоторые учёные считают, что причиной разогревания выступает атмосферное взаимодействие с ионами в магнитосфере небесного тела. Есть версия, что на температуру влияют гравитационные волны, которые формируются внутри планеты и потом распространяются по атмосфере.

Нептуну характерна динамическая система штормов и ветров, характеризующихся сверхзвуковыми скоростями. Потоки воздуха направлены противоположно вращению планеты вокруг своей оси, что свойственно для низких широт. Сезоны меняются через каждые 40 лет.

Кольца и спутники

Планета имеет кольцевую систему, которая значительно меньше, чем у Сатурна. Каждое из них названо в честь их открывателей. Некоторые кольца включают ледяные частицы, покрытые силикатами. Другие состоят из материала, основанного на углероде. Всего в систему тёмных и слабых колец голубого гиганта входят 5 компонентов.

На сегодня известно 14 спутников Нептуна. Список небесных тел, вращающихся вокруг планеты:

1. Тритон. Открыт британским астрономом У. Ласселом. Самый крупный спутник Нептуна. Тритон характеризуется ретроградной орбитой. Учёные считают, что он был захвачен из пояса Койпера. Находится достаточно близко к планете и отличается синхронным вращением. Это один из немногих спутников во всей Солнечной системе, который имеет атмосферу. Возможно, что под ледяной корой объекта находится водяной океан, как и у Европы (Юпитера II).
2. Нереида. Спутник имеет неправильную форму и расположен от Нептуна дальше остальных его лун.
3. Протей. Когда «Вояджер-2» летел около планеты в 1989 году, он обнаружил 6 спутников. Самым интересным оказался Протей, также имеющий необычную форму. Это второй по массе спутник ледяного гиганта.
4. Наяда. Внутренний спутник планеты обладает несферической формой. Орбита объекта регулярно снижается из-за влияния приливных сил.
5. Таласса. Форма небесного тела выглядит как диск. Была образована из обломков разрушенных спутников Нептуна.
6. Галатея. Небольшой спутник не позволяет крайним частицам кольца Адамса уходить от него в стороны.
7. Деспина. Орбита спутника находится ниже кольца Леверье.
8. Ларисса. Была открыта случайно при наблюдениях звёзд с Земли. Объект имеет несферическую форму. На его поверхности имеется множество ударных кратеров.

Галатея, Деспина, Наяда и Таласса — внутренние спутники планеты. Их орбиты находятся в пределах кольцевой системы Нептуна.

Другие 5 спутников обнаружили в 2002—2003 годах. Последний — Гиппокамп — был открыт 16 июля 2013 года. Поскольку планету назвали в честь римского бога океана, его спутникам дали имена иных морских божеств античной мифологии.

Наблюдения и исследования

Нептун нельзя увидеть невооружённым глазом. Для наблюдений используют телескоп. Через бинокль 7х50 планета похожа на слабую звезду. Поскольку между гигантом и Землёй довольно значительное расстояние, угловой диаметр Нептуна меняется только в пределах 2,2−2,4 угловых секунд. С появлением космического телескопа «Хаббл» учёным удалось изучить детали поверхности голубого гиганта и узнать о его периоде вращения.

Наблюдения за планетой в диапазоне радиоволн позволяют убедиться, что Нептун выступает источником непрерывного излучения и периодических вспышек, которые обусловлены вращающимся магнитным полем планеты. С помощью наблюдений можно определить форму, размер, установить точное местоположение и передвижение волнений внутри атмосферы.

«Вояджер-2» максимально приблизился к Нептуну 25 августа 1989 года. Космический аппарат прошёл сначала мимо Нереиды, затем вблизи атмосферы планеты на расстоянии 4400 км и потом пролетел рядом с Тритоном. С помощью «Вояджера-2» удалось подтвердить существование и сильный наклон оси магнитного поля газового гиганта, обнаружить 6 спутников и кольца, а также открыть активную погодную систему Нептуна.

Занимательная информация

Нептун представляется людям чем-то загадочным и таинственным, поскольку он находится дальше всех планет от Солнца. Он поражает привлекательным синеватым оттенком, крупным размером и другими физическими особенностями.

Есть ещё несколько интересных фактов о планете:

• Нептун превосходит Землю по массе в 17 раз.
• Именно компоненты колец придают им красноватый оттенок.
• Синеватое небесное тело является самым плотным газовым гигантом.
• Нептун — самая холодная планета в Солнечной системе.
• Он вырабатывает больше тепла, чем получает его от Солнца.
• Тритон — 7-й по величине спутник в Солнечной системе. Астрономы подсчитали, что через 3,5 млрд лет Тритон будет разорван гравитацией, а его обломки сформируют очередной кольцо вокруг планеты.
• Нептун — единственная планета, которую открыли с помощью математических расчётов, а не телескопа.
• Сутки на планете длятся почти 16 земных часов, а год — почти 165 лет.

Планета фигурирует во многих литературных и художественных произведениях, кино и мультфильмах. В астрологии Нептун считается символом идеализма и духовности. Учёные полагают, что понадобится ещё много времени, чтобы раскрыть все загадки небесного тела.